編譯/韋士塔
人類幹細胞的特殊能力,是能轉變成任何一種細胞。對某些動物而言,牠們能利用這種能力重新長出四肢,在醫學上,這種轉變的能力,能幫助人類修復身體因受傷或疾病而受損的部位。
幹細胞研究因此成為再生醫學的重要基礎,科學家指出,幹細胞依其來源可分為3大類,包括胚胎幹細胞(ES cell)、組織幹細胞(TS cell)和誘導性多功能幹細胞(iPS cell)。要讓幹細胞執行修復功能,須根據需求來操控幹細胞的變化。澳洲墨爾本皇家理工大學(RMIT)的研究,以創新的方式讓幹細胞發生變化,研究團隊使用高頻聲波對幹細胞進行刺激,成功把幹細胞轉成骨頭細胞。
過去,研究人員已發現組織幹細胞能分化成骨骼、軟骨,脂肪、肌肉等下游細胞,以取代其所在組織中衰老或死亡的細胞。
RMIT的傑爾米博士(Amy Gelmi)率領團隊,利用頻率超過10MHz(10百萬赫)的聲波來刺激幹細胞的分化速度。傑爾米博士表示:「高頻聲波有效縮短治療所需時間,讓幹細胞在數天內轉化成骨細胞。這個方法不需要任何特別的誘導生長藥物,且操作的手續和技巧相對容易。」
細胞轉化的其他實驗方法雖然也已取得一些成果,但是這些技術相當複雜,成本昂貴,難以大規模進行。此外,從病人的骨髓中抽取幹細胞,是一項很痛苦的過程。
RMIT的新方法,可大幅改善這些狀況。研究人員指出,使用高頻聲波觸發幹細胞分化,適用於各種類型的幹細胞,包括來自脂肪中的幹細胞,且抽取時不會造成患者的痛苦。
RMIT的化學工程師耶姚教授(Leslie Yeo)表示:「我們可以使用聲波,在適當的位置對幹細胞施予正確的壓力,觸發幹細胞的變化。我們的設備使用起來很簡單,且成本相對低廉,因此能夠同時大規模處理幹細胞,透過組織工程將幹細胞改造成有用的組織。」
研究人員指出,把脂肪幹細胞分化成脂肪細胞、軟骨細胞,目前已被應用在醫美領域,例如消除臉部皺紋、法令紋或眼袋。此外,脂肪幹細胞也能用於治療關節受損,把脂肪幹細胞分化成軟骨前驅細胞後,注入關節軟骨處,能有效減緩疼痛,促進新的軟骨和組織生長,讓關節受損患者恢復行動能力,改善生活品質。
過去的研究,曾以細胞鬆弛素(cytochalasin)促使幹細胞分化成骨細胞,用來取代受損的骨骼和關節組織,或治療骨質疏鬆症等退化性骨骼疾病(degenerative disease)。傑爾米博士表示,他們採用的創新技術具有更多優勢,希望未來能幫助患者重新長出因疾病而失去的骨骼組織。
研究團隊指出,隨著技術的突破和累積,科學家愈來愈了解人體及細胞的運作機制,把幹細胞轉成其他類型的細胞來解決各種健康問題,就是一次重大突破。傑爾米博士表示:「高頻聲波技術的潛力非常龐大,我們希望能把這項技術規模化,甚至開發出搭載這種技術的裝置,擴大應用範圍。」